高二物理原子核

高二物理原子核内容摘要：

作为示踪原子两个方向展开的． 放射性的应用 射线应用 示踪原子 探伤仪 培育新种 保存食物 消除有害静电 消灭害虫 治疗恶性肿瘤 农作物检测 诊断器质性和功能性疾病 生物大分子结构及功能研究 食品保鲜 棉花育种 放射性同位素造影术 粮食保存 “放疗”治疗 放射线测厚仪 放射性污染和防护 过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用． 20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性 遭原子弹炸后的广岛 放射性污染和防护 为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施： 检测辐射装置 全身污染检测仪 辐射检测系统 辐射源的存放 铀 放射性污染和防护 核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄： 1：下列关于放射线的说法中不正确的是 ( ) A、 放射线可以用来进行工业探伤 ． B、 放射线可以使细胞发生变异 ． C、 放射同位素可以用来做示踪原子 ． D、 放射线对人体无害 ． 《 核力与结合能 》 教学目标 • 知识与技能 • （ 1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用； • （ 2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小； • （ 3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损； • （ 4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。 • 过程与方法 • （ 1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能； • （ 2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。 • 情感、态度与价值观 • （ 1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力； • （ 2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。 • 教学重点： 质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。 • 教学难点： 结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。 • 教学方法： 教师启发、引导，学生讨论、交流。 • 教学用具： 多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子． 电荷数 =质子数 质量数 =质子数 +中子数 =核子数 原子核的半径约为 1015m , 只相当原子半径的万分之一。 在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大 ， 万有引力太小 ， 只有库仑力的 1036。 而通常原子核是稳定的 ,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起 , 此力称为核力。 核力 mp mp 库仑力 库仑力 万有引力 万有引力 核力 核子靠什么力结合成原子核。 核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力． 核力具有怎样的特点呢。 一、核力： 2. 核力是短程力。 约在 1015m量级时起作用 ， 距离大于 1015m时为引力 , 距离为 10 1015m时核力几乎消失 ， 距离小于 1015m时为斥力。 3. 核力具有饱和性。 核子只对相邻的少数核子产生较强的引力 ， 而不是与核内所有核子发生作用。 4. 核力具有电荷无关性。 对给定的相对运动状态 ，核力与核子电荷无关。 要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物 —— 夸克的相互作用。 1. 核力是四种相互作用中的强相互作用 （ 强力 ） 的一种表现。 除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力） 弱力是引起中子－质子转变的原因 弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－ 18m，作用强度则比电磁力小。 二、原子核中质子与中子的比例 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。 为什么会这样呢。 核越来越大，有些核子间的距离越来越远。 随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。 所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。 这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。 由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。 在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有 200多种稳定的原子核长久地留了下来。 现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。 某一数值时 某一数值时 相同 由于核子间存在着强大的核力，所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化． nHHHHn101121211110例如：可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能． 三、结合能 结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。 比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。 也叫平均结合能。 比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 三、结合能 四、质量亏损 例题： 中子的质量 =10－ 27Kg 质子的质量 = 10－ 27Kg 中子和质子的质量和 = 10－ 27Kg 氘核的质量 = 10－ 27Kg 质量差 = 10－ 27Kg  HHn 211110四、质量亏损 质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。 原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。 例题： 爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中 c是真空中的光速， m是物体的质量， E是物体的能量。 核子在结合成原子核时出现的质量亏损 Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量 ΔE=Δmc2 有关问题的理解和注意事项 第一 .核反应过程中 : 核子结合成原子核时 ,新核质量小于核子的质量 (质量亏损 ),同时以 光子形式释放核能。 原子核分解为核子时 ,需要吸收一定能量 ,核子的总质量大于原原子核的质量 . 第二 .核反应过程中 ,质量亏损时 ,核子个数不亏损 (即质量数守恒 ),可理解为组成原子核后 ,核内每个核子仿佛“瘦了”一些 . 第三 .质量亏损并非质量消失 ,而是减少的质量 m以能量形式辐射(动质量 ),因此质量守恒定律不被破坏 . 第四 .公式 ΔE=Δmc2 的单位问题 国际单位 : m用“ kg” C用“ m/s” ΔE用 “J” 常用单位 : m用“ u(原子质量单位 )” 1u= 1027kg ΔE用 “uc2” 1uc2=931MeV (表示 1u 的质量变化相当于 931Me V的能量改变 ) P39问题与练习 3. 当然， ，但这只是组成 1个氘核所放出的能量．如果组成的是 1023个氘核时，放出的能量就十分可观了．与之相对照的是，使 1摩的碳完全燃烧放出的能量为 103J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过 4eV．若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍． 第五 .核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级 . 课堂练习 : (1)试证明， 1原子质量单位 u相当于 MeV的能量． 1u= 27kg，光速 c= 108m/s，1eV= 1019J． (2)碳原子的质量是 000 u，可以看做是由 6个氢原子 (质量是 825u)和 6个中子组成的．求核子结合成碳原子核时释放的能量． (在计算中可以用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减过程中消去． ) 出多少能量。 并求出衰变过程中释放）。 写出核反应方程，的原子量为（粒子）时，释放出（原子量为）衰变为（原子量为00 2 02 8 Th03 7 422289023592《 重核的裂变 》 教学目标 • 知识与技能 • （ 1）知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量； • （ 2）知道什么是链式反应； • （ 3）会计算重核裂变过程中释放出的能量； • （ 4）知道什么是核反应堆。 了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 • 过。